粵北巖溶山區農地石漠化預警指標體系構建

黃金國+魏興琥+王兮之+李輝霞+周紅藝

摘要：基于粵北巖溶山區農地石漠化的成因，根據預警理論以及指標體系的優選原則，參照壓力—狀態—響應（PSR）模型，從自然環境條件、社會經濟條件、土地利用狀況3個方面，選擇了21項指標，構建了粵北巖溶山區農地石漠化預警指標體系。

關鍵詞：粵北巖溶山區；農地石漠化；預警

中圖分類號：S158.1文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）02-0289-02

收稿日期：2013-07-16

基金項目：國家自然科學基金（編號：31170486、31070426）；廣東省哲學社會科學“十二五”規劃（編號：GD12CGL01）；廣東省自然科學基金（編號：S2012010009272）。

作者簡介：黃金國（1967—），男，湖南桃源人，副教授，從事土地退化防治與農業資源利用研究。E-mail：fsjgh@163.com。農地是農業生產的基礎，也是人類社會生存發展的根本保障。農地石漠化是指在亞熱帶脆弱的巖溶地質環境背景下，由于人類不合理的農業生產活動，造成無石漠化或潛在石漠化的農用地土壤被嚴重侵蝕、肥力降低、基巖裸露、土地生產力下降甚至喪失，導致地表出現類似荒漠景觀的農用地逆向演替過程[1-2]。農地石漠化不僅影響巖溶地區農業、林業、牧業的發展，也是新農村建設的重大障礙。在巖溶地區，不合理的農業生產活動有可能導致無石漠化或潛在石漠化的農用地退化成石漠化土地。因此，加強對巖溶地區農用地石漠化預警預測具有重要意義，通過預警可以定性、定量反映農用地發生石漠化的可能性及其危害程度，有利于全面、準確把握當地農地資源狀況及生態系統穩定性，有利于把握農地石漠化發展變化的規律，進而進行有效治理。本研究以粵北巖溶山區為研究對象，參照壓力—狀態—響應（PSR）模型，建立了農地石漠化預警指標體系，旨在為粵北巖溶山區農地石漠化預警系統建立提供科學依據。

1研究區概況

粵北巖溶山區包括廣東省清遠市的陽山縣、英德市、連州市、清新縣北部、連南縣東部，韶關市的乳源縣、曲江縣、翁源縣、樂昌市、韶關市區、仁化縣南部、始興縣西南部、新豐縣西北隅，以及河源市連平縣西部地區，總面積占廣東省全省總面積的1157%[3]?；洷睅r溶山區是廣東省石漠化土地的核心區域，石漠化與潛在石漠化總面積，占全省石漠化土地面積的 94.6%[4]?；洷睅r溶山區是廣東省經濟發展最落后、貧困面積最大、貧困人口最多的地區，農地石漠化問題是制約當地農村社會經濟可持續發展的核心問題之一。

2指標體系建立的思路與原則

2.1指標體系建立的思路

建立農地石漠化預警指標體系首先要認清農地石漠化的形成與發展機理，弄清哪些因素會對農地石漠化產生影響，以及這些因素可以用哪些預警指標來反映；其次是考慮數據的可得性。本研究首先根據農地石漠化形成與發展機制對農地石漠化的影響因子進行識別，采用層次分析法設計農地石漠化預警指標體系遞階層次結構（目標層、準則層、指標層），參照壓力—狀態—響應（PSR）模型，針對農地石漠化預警特征及相關數據的實際獲取情況，構建農地石漠化預警指標體系。

2.2指標體系建立的原則

農地石漠化預警指標的選擇既要考慮到指標體系的完備性、層次性，又要考慮到各指標的非重復性，盡可能使所建立的指標體系為指標集中的最小完備集，因此，在選擇、構建指標時必須遵循以下原則：（1）科學性原則。指標的選擇必須有科學依據，能夠較客觀地反映粵北巖溶山區農地石漠化形成與發展的本質特征，每個指標應當概念清晰。（2）系統性原則。農地石漠化是自然因素與人為因素相互作用的結果，因此，各項指標應相互聯系、相互補充，盡可能全面、客觀、系統地揭示各影響因素與農地石漠化發展規律之間的內在聯系。（3）實用性及可操作性原則。選取預警指標時應當遵循簡潔、方便、有效、實用的原則，同時，在盡可能簡單的前提下，挑選易于計算、容易獲得的數據，確保所構建的指標體系具有較強的可操作性。（4）動態與靜態相結合原則。農地石漠化系統是不斷發展變化的，所以，選取的指標應當既能反映過去以及現在的狀態，也能反映未來發展的趨勢。（5）定性與定量相結合原則。影響農地石漠化的因素很多，有些易于量化，有些難以量化，但對預警非常重要，應該加以考慮，以便全面反映農地石漠化的現狀及趨勢。

3影響因子識別與指標選取

3.1影響因子的識別

農地石漠化是地質、地貌、植被、土壤、氣候等自然因素及不合理的農業生產活動綜合作用的結果。粵北巖溶山區脆弱的地質環境背景奠定了農地石漠化的基礎，暖濕的季風氣候為巖溶地貌的強烈發育提供了必要的溶蝕條件，不合理的農業生產活動導致農地資源嚴重退化、植被覆蓋度銳減、水土流失加劇、生態環境嚴重惡化，最終導致農地石漠化的產生（圖1）。

3.2指標的選取

3.2.1自然因素指標自然因素是農地石漠化形成的物質基礎，其中巖性因子對石漠化的影響主要表現在不同類型碳酸鹽巖具有不同的構造及化學成分，導致其物理風化、化學風化速率不同，成土速率存在差異，巖溶地區土地石漠化與巖性存在明顯的相關性，巖性基底與石漠化等級也有關[5]?；鶐r裸露率是石漠化的物質基礎，與石漠化發生強度呈顯著正相關[6]；地表起伏狀況與地表物質的穩定性密切相關，一般來說，坡度越大，土壤越容易遭受侵蝕而變薄，當坡度大于 25°時，坡度成為水土流失的決定因素[7]；土壤類型及土層厚度不同，抗蝕性與抗蝕年限也存在差異[8]；石漠化最主要的表征是植被覆蓋率下降，植被覆蓋率的變化是土地石漠化的關鍵指標。在巖溶地區，植被生長速度緩慢，森林植被覆蓋率較低，植被一旦遭到破壞，淺薄的土層遇上暴雨時極易受到水蝕及雨水沖刷產生塊體滑動，引起水土流失，導致石漠化發生與發展[9]。氣候背景是農地石漠化發生發展的一個重要因素，充沛集中的降雨是農地石漠化環境演化的基本動力[10]。本研究選取巖性、基巖裸露率、植被覆蓋率、地表起伏指數、≥25°坡地面積比、土壤類型、土層厚度、多年平均降水量、暴雨頻數作為自然因素指標。endprint

3.2.2社會經濟指標粵北巖溶山區人口增長過快、農業人口多、土地負荷壓力大是影響農用地石漠化發生發展的重要因素。長期以來，受多子多福觀念的影響，粵北巖溶山區人口增長率長期居高不下，人均耕地面積越來越小，農業人口密度越來越大，毀林開荒、反復伐薪采樵等現象時有發生，導致農地石漠化的發生與發展。 “老、少、邊、山、窮”是粵北巖溶山區最顯著的區域特征，落后的社會經濟水平限制了人們的購買力，由于沒有足夠的經濟實力去購買糧食、燃料等生活用品，導致農民盲目進行陡坡開荒、伐木取薪、過度放牧等活動，破壞森林植被及土壤結構，造成了嚴重的水土流失，加速了石漠化的形成。本研究選取人口自然增長率、人均受教育年限、人均耕地面積、農業人口密度、農業人口比重、農民人均純收入等作為社會經濟指標。

3.2.3土地利用指標同樣條件下，土地墾殖指數越高，環境負荷越大，水土流失及農地石漠化越嚴重，對生態環境的危害越大。坡耕地所占比例越大，土壤侵蝕問題越嚴重。長期以來，粵北巖溶山區將種植業作為發展重點，對林業及牧業不夠重視，土地利用結構不合理也是農地石漠化形成的重要原因。本研究選取土地墾殖指數、耕地指數、坡耕地占耕地面積比例、林地指數、草地指數、石漠化面積比例作為土地利用指標。

3.3指標體系

本研究從自然因素、社會因素、土地利用等3個方面構建了粵北巖溶山區農地石漠化預警指標體系，該指標體系分為目標層、準則層、指標層3個層次，由21個指標構成（表1）。表1粵北巖溶山區農地石漠化預警指標體系

目標層（A）準則層（B）指標層（C）數據來源農地石漠化預警自然因素指標（B1）巖性C1巖性圖基巖裸露率C2實測、RS+GIS+監測數據植被覆蓋率C3實測、RS+GIS+監測數據地表起伏指數C4DEM數據≥25°坡地面積比C5DEM數據土壤類型C6土壤類型分布圖土層厚度C7土壤普查資料多年平均降水量C8統計資料暴雨頻數C9統計資料社會因素指標（B2）人口自然增長率C10統計資料人均受教育年限C11統計資料+調查數據農業人口密度C12統計資料農業人口比重C13統計資料人均耕地面積C14統計資料農民人均純收入C15統計資料土地利用指標（B3）土地墾殖指數C16土地利用圖耕地指數C17土地利用圖坡耕地占耕地面積比例C18土地利用圖林地指數C19土地利用圖草地指數C20土地利用圖石漠化面積比例C21石漠化分布圖

4結論與討論

本研究在分析粵北巖溶山區農地石漠化形成與發展機制的基礎上，根據預警理論以及指標體系的優選原則，參照壓力-狀態-響應（PSR）模型，建立了農地石漠化預警指標體系，為粵北巖溶山區農地石漠化預警系統的建立提供了參考。迄今為止，國內外還沒有一個能被廣泛接受的農地石漠化預警指標體系模式。本研究初步構建了粵北巖溶山區農地石漠化預警指標，所選的指標有一定的局限性，應進一步加強后續調查研究，將農地石漠化預警指標與數據庫、模型庫結合起來，建立可操作的、適用的預警系統。

參考文獻：

[1]閆妍，胡寶清，韓清延，等. 基于3S-ANN技術的縣域農地石漠化預警分析——以廣西壯族自治區都安瑤族自治縣為例[J]. 中國巖溶，2012，31（1）：52-58.

[2]韓清延，胡寶清，閆妍. 農地石漠化預警指標分析——以廣西都安瑤族自治縣為例[J]. 長春大學學報，2010，20（4）：27-32.

[3]曾土榮. 粵北巖溶石山地區石漠化現狀及其對水環境的影響[J]. 水文地質工程地質，2006，33（3）：101-105.

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[5]李瑞玲，王世杰，周德全，等. 貴州巖溶地區巖性與土地石漠化的相關分析[J]. 地理學報，2003，58（2）：314-320.

[6]路洪海，馮紹國. 貴州喀斯特地區石漠化成因分析[J]. 四川師范學院學報：自然科學版，2002，23（2）：189-191，212.

[7]蘇凱，張軍以，蘇維詞，等. 基于PSR模型的石漠化風險評價指標研究[J]. 重慶師范大學學報：自然科學版，2011，28（1）：71-75.

[8]張鳳太，張軍以，蘇維詞. 喀斯特峰叢洼地農業生產活動的景觀效應初探[J]. 水土保持研究，2012，19（4）：191-195.

[9]趙洋毅，周運超，段旭. 黔中石灰巖喀斯特表層土壤結構性與土壤抗蝕抗沖性[J]. 水土保持研究，2008，15（2）：18-21.

[10]谷曉平，于飛，劉云慧，等. 降雨因子對喀斯特石漠化發生發展的影響研究[J]. 水土保持通報，2011，31（3）：66-70.endprint

3.2.2社會經濟指標粵北巖溶山區人口增長過快、農業人口多、土地負荷壓力大是影響農用地石漠化發生發展的重要因素。長期以來，受多子多福觀念的影響，粵北巖溶山區人口增長率長期居高不下，人均耕地面積越來越小，農業人口密度越來越大，毀林開荒、反復伐薪采樵等現象時有發生，導致農地石漠化的發生與發展。 “老、少、邊、山、窮”是粵北巖溶山區最顯著的區域特征，落后的社會經濟水平限制了人們的購買力，由于沒有足夠的經濟實力去購買糧食、燃料等生活用品，導致農民盲目進行陡坡開荒、伐木取薪、過度放牧等活動，破壞森林植被及土壤結構，造成了嚴重的水土流失，加速了石漠化的形成。本研究選取人口自然增長率、人均受教育年限、人均耕地面積、農業人口密度、農業人口比重、農民人均純收入等作為社會經濟指標。

3.2.3土地利用指標同樣條件下，土地墾殖指數越高，環境負荷越大，水土流失及農地石漠化越嚴重，對生態環境的危害越大。坡耕地所占比例越大，土壤侵蝕問題越嚴重。長期以來，粵北巖溶山區將種植業作為發展重點，對林業及牧業不夠重視，土地利用結構不合理也是農地石漠化形成的重要原因。本研究選取土地墾殖指數、耕地指數、坡耕地占耕地面積比例、林地指數、草地指數、石漠化面積比例作為土地利用指標。

3.3指標體系

本研究從自然因素、社會因素、土地利用等3個方面構建了粵北巖溶山區農地石漠化預警指標體系，該指標體系分為目標層、準則層、指標層3個層次，由21個指標構成（表1）。表1粵北巖溶山區農地石漠化預警指標體系

目標層（A）準則層（B）指標層（C）數據來源農地石漠化預警自然因素指標（B1）巖性C1巖性圖基巖裸露率C2實測、RS+GIS+監測數據植被覆蓋率C3實測、RS+GIS+監測數據地表起伏指數C4DEM數據≥25°坡地面積比C5DEM數據土壤類型C6土壤類型分布圖土層厚度C7土壤普查資料多年平均降水量C8統計資料暴雨頻數C9統計資料社會因素指標（B2）人口自然增長率C10統計資料人均受教育年限C11統計資料+調查數據農業人口密度C12統計資料農業人口比重C13統計資料人均耕地面積C14統計資料農民人均純收入C15統計資料土地利用指標（B3）土地墾殖指數C16土地利用圖耕地指數C17土地利用圖坡耕地占耕地面積比例C18土地利用圖林地指數C19土地利用圖草地指數C20土地利用圖石漠化面積比例C21石漠化分布圖

4結論與討論

本研究在分析粵北巖溶山區農地石漠化形成與發展機制的基礎上，根據預警理論以及指標體系的優選原則，參照壓力-狀態-響應（PSR）模型，建立了農地石漠化預警指標體系，為粵北巖溶山區農地石漠化預警系統的建立提供了參考。迄今為止，國內外還沒有一個能被廣泛接受的農地石漠化預警指標體系模式。本研究初步構建了粵北巖溶山區農地石漠化預警指標，所選的指標有一定的局限性，應進一步加強后續調查研究，將農地石漠化預警指標與數據庫、模型庫結合起來，建立可操作的、適用的預警系統。

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[10]谷曉平，于飛，劉云慧，等. 降雨因子對喀斯特石漠化發生發展的影響研究[J]. 水土保持通報，2011，31（3）：66-70.endprint

3.2.2社會經濟指標粵北巖溶山區人口增長過快、農業人口多、土地負荷壓力大是影響農用地石漠化發生發展的重要因素。長期以來，受多子多福觀念的影響，粵北巖溶山區人口增長率長期居高不下，人均耕地面積越來越小，農業人口密度越來越大，毀林開荒、反復伐薪采樵等現象時有發生，導致農地石漠化的發生與發展。 “老、少、邊、山、窮”是粵北巖溶山區最顯著的區域特征，落后的社會經濟水平限制了人們的購買力，由于沒有足夠的經濟實力去購買糧食、燃料等生活用品，導致農民盲目進行陡坡開荒、伐木取薪、過度放牧等活動，破壞森林植被及土壤結構，造成了嚴重的水土流失，加速了石漠化的形成。本研究選取人口自然增長率、人均受教育年限、人均耕地面積、農業人口密度、農業人口比重、農民人均純收入等作為社會經濟指標。

3.2.3土地利用指標同樣條件下，土地墾殖指數越高，環境負荷越大，水土流失及農地石漠化越嚴重，對生態環境的危害越大。坡耕地所占比例越大，土壤侵蝕問題越嚴重。長期以來，粵北巖溶山區將種植業作為發展重點，對林業及牧業不夠重視，土地利用結構不合理也是農地石漠化形成的重要原因。本研究選取土地墾殖指數、耕地指數、坡耕地占耕地面積比例、林地指數、草地指數、石漠化面積比例作為土地利用指標。

3.3指標體系

本研究從自然因素、社會因素、土地利用等3個方面構建了粵北巖溶山區農地石漠化預警指標體系，該指標體系分為目標層、準則層、指標層3個層次，由21個指標構成（表1）。表1粵北巖溶山區農地石漠化預警指標體系

目標層（A）準則層（B）指標層（C）數據來源農地石漠化預警自然因素指標（B1）巖性C1巖性圖基巖裸露率C2實測、RS+GIS+監測數據植被覆蓋率C3實測、RS+GIS+監測數據地表起伏指數C4DEM數據≥25°坡地面積比C5DEM數據土壤類型C6土壤類型分布圖土層厚度C7土壤普查資料多年平均降水量C8統計資料暴雨頻數C9統計資料社會因素指標（B2）人口自然增長率C10統計資料人均受教育年限C11統計資料+調查數據農業人口密度C12統計資料農業人口比重C13統計資料人均耕地面積C14統計資料農民人均純收入C15統計資料土地利用指標（B3）土地墾殖指數C16土地利用圖耕地指數C17土地利用圖坡耕地占耕地面積比例C18土地利用圖林地指數C19土地利用圖草地指數C20土地利用圖石漠化面積比例C21石漠化分布圖

4結論與討論

本研究在分析粵北巖溶山區農地石漠化形成與發展機制的基礎上，根據預警理論以及指標體系的優選原則，參照壓力-狀態-響應（PSR）模型，建立了農地石漠化預警指標體系，為粵北巖溶山區農地石漠化預警系統的建立提供了參考。迄今為止，國內外還沒有一個能被廣泛接受的農地石漠化預警指標體系模式。本研究初步構建了粵北巖溶山區農地石漠化預警指標，所選的指標有一定的局限性，應進一步加強后續調查研究，將農地石漠化預警指標與數據庫、模型庫結合起來，建立可操作的、適用的預警系統。

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[9]趙洋毅，周運超，段旭. 黔中石灰巖喀斯特表層土壤結構性與土壤抗蝕抗沖性[J]. 水土保持研究，2008，15（2）：18-21.

[10]谷曉平，于飛，劉云慧，等. 降雨因子對喀斯特石漠化發生發展的影響研究[J]. 水土保持通報，2011，31（3）：66-70.endprint